Vědci v Brně vyvinuli kloubní náhradu vyráběnou pacientům na míru. Je šetrná, lehká a odolná

Vědci z Vysokého učení technického v Brně vymysleli novou kloubní náhradu, kterou lze vyrobit pacientům přímo na míru. Jejich technologie tak umožňuje zachovat maximum zdravé tkáně. U současných implantátů totiž musejí lékaři vždy danou kost výrazně upravovat, což někdy způsobuje sekundární zdravotní problémy.

Operace kloubů patří mezi nejčastější chirurgické výkony. Kost se musí upravit na míru zvolenému implantátu, pacient tak přichází o zdravé části tkáně. Oproti tomu se implantát vyvinutý na VUT podřizuje kloubu pacienta, kde nahrazuje jen chrupavku a nekrotickou kostní tkáň. Vzniká totiž na míru na základě modelu, který vychází z CT snímků.

„Standardní řešení vlastně předpokládá výrobu prefabrikovaných implantátů, které se po úpravě kosti řezáním oscilační pilou upraví tak, aby ten implantát a ta kost šly na sebe. Nové řešení zohledňuje fyzický stav kosti pacienta a nasazení je poměrně jednoduché, protože to funguje jako taková klipsa,“ vysvětlil ředitel Ústavu strojírenské technologie FSI VUT Miroslav Píška.

Pacient nepřijde o zdravou tkáň

Pacient tak na rozdíl od současných kloubních náhrad nepřichází v takové míře o zdravou tkáň v okolí kloubu. Právě to může způsobovat nemalé potíže. „To, co cítíte po operaci, je to, že ten kloub je jinak nastavený, v jiných úhlech. Jestliže ten úhel bude větší a budete mít nožku kratší, začnou vás bolet záda, protože se vám zkřiví,“ řekl lékař z fakultní nemocnice v Ostravě Petr Krupa.

To se u kloubů na míru stát nemůže. Vyrábět by se měly speciální technologií, kdy se pomocí elektronového paprsku ve vakuu roztaví kovový prášek, ze kterého pak díky 3D tisku vznikne titanová slitina. Nový implantát je tak výrazně lehčí než současné odlitky, výkovky nebo obrobky, a přitom je dostatečně pevný a odolný.

Hledání vhodného materiálu trvalo roky

Právě hledání vhodného materiálu a technologie zabralo vědeckému týmu roky práce. „Dělali jsme únavové zkoušky a vzorky, které jsme testovali, vydržely až třináct milionů cyklů bez porušení,“ řekl Miroslav Píška. Náhrada kloubu by tak měla vydržet pacientovi až do konce života.

Ke vpravení implantátu do těla pacienta není potřeba robotické ruky, jak vědci dříve zamýšleli. „Místo toho se vytvoří speciální šablona, pomocí které se implantát přesně umístí a zafixuje. Výztužné žebro dodává implantátu vysokou tuhost a odolnost proti poškození, třeba když odoperovaný člověk později upadne,“ popsal Píška.

Potřebné elasticity lze dosáhnout umístěním pružného členu, například ze silikonu, do sestavy protilehlého kusu. „Mechanické vlastnosti je možné dále upravit vzhledem k hmotnosti pacienta a předpokládané dynamice jeho chůze, což uleví mimo jiné i páteři,“ uvedl Píška. Jelikož je pružný díl uvnitř protilehlého kusu, je implantát vhodný i pro pacienty alergické na silikon.

Nový kloubní implantát vědecký tým přihlásil k patentování a řeší, jak ho dostat do klinické praxe. Zájem o něj projevily ortopedické, ale i veterinární kliniky. Pomáhat by totiž mohl i zvířatům.

Operací kloubů bude podle ortopedů přibývat

Ortopedi předpokládají, že velké kloubní náhrady bude v příštích deseti letech potřebovat mnohem více pacientů. Lékaři využívají k operacím stále častěji nejmodernější počítačové metody. Ortopedická klinika Fakulty zdravotnických studií v Masarykově nemocnici v Ústí nad Labem používá například počítačovou navigaci. „Má pomoci k tomu, abychom se zase zbavili dalšího promile pooperačních komplikací. Pokud máme tu možnost něco nového využít, tak to udělat musíme,“ řek přednosta ortopedické kliniky Tomáš Novotný.

Při operaci počítač z obrovského množství dat o kloubu navrhne nejlepší umístění kloubní náhrady tak, aby pacientovi v budoucnu co nejlépe seděla. Dříve kloub lékaři umísťovali za pomoci úhloměrů a mechanických nástrojů. „ Pracujeme se speciálním přístrojem, který funguje jako pistole. Podle toho, co říká navigace, zaměříme jednotlivé okraje toho kloubu,“ popsal přednosta kliniky.

Nový přistroj používají lékaři na ortopedické klinice ústecké nemocnice denně, počet operací přibývá. „Populace je starší, relativně ve vysokém věku. Je zdravější, takže je schopna podstoupit tuto operaci, za zachování nějakých bezpečnostních kritérií,“ vysvětlil ortoped. Navíc lidé také více sportují nebo naopak jsou obézní. Jejich klouby tak dostávají daleko víc zabrat. Jejich výměna se tak časem dotkne téměř každého. 

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Ve Středomoří, které proměňuje globální oteplování, se daří invazním druhům

Středozemní moře se stále rychleji mění kvůli rychle přibývajících invazním druhům. Vědci hledají cesty, jak tento proces zpomalit.
před 2 hhodinami

Miliony lidí na severní polokouli pozorovaly zatmění Slunce. Vidět bylo i v Česku

Miliony lidí na severní polokouli ve středu večer SELČ vzhlížely k obloze a sledovaly zatmění Slunce. Úplné bylo pozorovatelné na Islandu, v Grónsku, na severu Ruska či na Pyrenejském poloostrově. Na dalších místech polokoule, včetně velké části Evropy, severu Spojených států, Kanady či severozápadní Afriky, bylo možné pozorovat zatmění částečné. To bylo výrazně viditelné i v Česku, kde byly pro pozorování veskrze skvělé podmínky. Totéž platí i pro roje Perseid, které vrcholí v noci na čtvrtek.
včeraAktualizovánopřed 13 hhodinami

Miliardy těles, biliony pixelů. Astronomové zveřejnili největší mapu vesmíru

Vědci dokončili jeden z nejambicióznějších vědeckých projektů současnosti – rozsáhlou mapu, která zachycuje tři čtvrtiny oblohy a většinu viditelných objektů na ní.
před 19 hhodinami

Při červnové vlně veder zemřelo v Česku více lidí, než je obvyklé

Český statistický úřad tento týden zveřejnil data o úmrtnosti za duben až červen. Čísla ukazují, kolik lidí umřelo v průběhu první letošní vlny veder na konci června, a zasazují je do kontextu úmrtí v celé Evropě ve stejném období.
před 20 hhodinami
Doporučujeme

Když zatmění měnilo dějiny. Tři příběhy, v nichž temnota ve dne ovlivnila historii

Zatímco v současnosti se zatmění Slunce chápe většinou už jen jako velký spektákl, tak v minulosti taková událost doslova „psala dějiny“.
8. 4. 2024Aktualizovánovčera v 11:13

Sopka Santorini chrlila stovky let masivní množství jedů. Přesto ji kolonizoval život

Vulkán Santorini ve Středozemním moři měl po tisíce let přes extrémně toxické podmínky velmi bujný ekosystém složený z organismů, které se dokázaly na toto prostředí adaptovat, ukázala studie.
včera v 11:00

Motýli se kvůli změně klimatu i intenzivnímu zemědělství přesouvají

Na lidmi způsobené klimatické změny reagují i motýli, v přírodě se přesouvají do jiných lokalit. Vadí jim vysoké teploty, sucho nebo třeba časný nástup oteplování po zimě. Vyplývá to z mezinárodní studie, na níž se podíleli i čeští experti. Analyzovali 1758 druhů motýlů ve 105 zemích. Zjistili, že osmdesát procent přesunů motýlů souvisí právě s klimatickými změnami.
včera v 08:44
Doporučujeme

Zatmění Slunce přinese „býčí rohy“ a dva soumraky. Jak se připravit?

Výjimečný souběh dvou zajímavých astronomických událostí se odehraje na obloze ve středu večer. Nejprve oblohu ztemní zatmění Slunce, jen aby ji poté rozzářily Slzy svatého Vavřince, neboli meteorický roj Perseidů. Přinášíme užitečné rady a informace.
11. 8. 2026

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.